Антенны. антенны 2 антенны 3 антенны 4

Антенна LW

Считаю необходимым опубликовать описание антенны LW-82 м (в просторечии - веревка). Дело в том, что эта антенна, при минимальных затратах – отсутствии фидера, отсутствии необходимости выхода на крышу (достаточно жить на 2 этаже и иметь точку подвеса на расстоянии более 80 м от Вашего дома) имеет очень неплохие параметры и позволяет начать работать на интереснейших диапазонах 160, 80, 40 м.

Описание подобной антенны есть также в книге «Антенны КВ-УКВ» авторов Беньковского, Липинского, рис. 5-20. Очень важное примечание: тюнер для этой антенны должен иметь хорошее радиотехническое заземление, а это только четвертьволновые противовесы на каждый диапазон, в худшем случае, система теплоснабжения Вашего дома. Схема простейшего тюнера для такой антенны представлена ниже:

Катушка L1 намотана на каркасе диаметром 40 мм проводом диаметром 1-1,25 мм и содержит 50 витков при длине намотки 70 мм. Катушка имеет отводы от 13-го витка (диапазон 40 м), считая справа и от 23-го витка, считая справа (диапазон 80 м); когда отводы не используются, вся катушка работает на диапазоне 160 м. Естественно, правее 13-го витка можно наделать отводов для диапазонов 20, 15, 10 м. Отводы указаны приблизительно по данным В.А. Суворова (UA4NM). У вашего тюнера, естественно, витки придется подбирать индивидуально по КСВ-метру включенному до тюнера или, в простейшем случае, по максимуму шума эфира на данном диапазоне или по неоновой лампочке на передачу.

Владимир Казаков

Эффективная балконная антенна на 145 мгц

Мне понадобилась универсальная антенна, с хорошими характеристиками для работы в разных условиях на 145МГц, например из дома, когда нет возможности установить антенну на крыше, из автомобиля, на стоянке и конечно в походе. Перебрав разные конструкции, я остановился на двух элементной направленной антенне. Несмотря на простоту (я бы даже сказал: банальность) конструкции, у нее много приемуществ, а простота изготовления, позволяет назвать ее "конструкцией выходного дня".

На фотографиях вы видите, как эта антенна установлена у меня на балконе. Конструкция получилась крепкой, дождь и сильный ветер ей не страшны. До этого, на балконе, у меня стояли несколько разных антенн: зигзаг без рефлектора, фирменные A-100 и A-200, но именно эта конструцию доказала свою эффективность, поэтому остальные антенны я убрал, за ненадобностью. При установке на крыше, 2 эл. на 145 МГц не прогрывают коллинеарной антенне 3x5/8, я проверял A-1000 длиной 5 метров. При тестировании, на расстоянии 50км, сигнал от A-1000 и 2х элементной антенны был одинаковым. Так и должно быть потому что, A-1000 имеет реальное усиление примерно 4дб, а описанная здесь 2х эл. антенна 4.8дб. Она всегда выигрывала у любых автомобильных антенн типа: 1/4, 1/2, 5/8, 6/8, 2x5/8. Если две такие антенны сфазировать вместе, они уверенно выигрывают у A-1000. Проверьте сами и убедитесь в этом.

Рассмотрим конструкцию, она очень простая (хотя возможно и не красива внешне, я ее сделал за 40 минут) и состоит из рефлектора длиной 1002 мм и разрезного вибратора длиной 972 мм (разрыв для кабеля 10 мм). Расстояние между рефлектором и активным элементом, примерно 204 - 210мм. Сами элементы выполнены из 4мм проволоки в изоляции. Если у вас провод будет другой, нужно скорректровать размеры. Места пайки, залепите сырой резиной, чтобы влага не попадала. КСВ от 144 до 146МГц, примерно 1.0 - 1.1, измерения проводились прибором SWR-121.

Входное сопротивление антенны 12.5 ом, для оптимального согласования с кабелем 50 ом, я использовал трансформатор сделанный из двух кусков пятидесятиомного кабеля. Они должны иметь одинаковую длину по 37 - 44см (при настройке подберите точнее) каждый. Оба куска кабеля, нужно прижать друг к другу по всей длине. Вот собственно и все. Рекомендую эту антенну всем, вместо штырей, зигзагов, фирменных коллинеарных антенн и прочей гадости, на которых пишут явно завышенное усиление! Если сравнивать ее с двумя квадратами, то при примерно равном усилении, на два квадрата вам понадобится 4 метра проволоки, а на эту антенну только два. Для двух квадратов, нужна будет более крепкая палка, потому что они будут заметно тяжелее. Разница в усилении составляет 0.3 дб, что совсем несущественно при реальных QSO, зато подавление по бокам и сзади у 2 ел. антенны значительно меньше и это тоже плюс, нам ведь нужна круговая диаграмма направленности.

Вариант с большим усилением

Многие спрашивают, как еще более поднять усиление описанной антенны и при этом сохранить широкий лепесток. Веть при добавлении элементов, будет не только расти усиление, но и сильно сужаться лепесток. Все очень просто, нужно сфазировать несколько однотипных антенн. На рисунке показано как это сделать. Проще всего сфазировать 2 или 4 антенны, разносить их нужно только по вертикали, потому что, горизонтальный разнос, также сузит главный лепесток. Поскольку описанная антенна обладает слабой направленностью, вы получите антенну с больщим усилением и практически круговой диаграммой. Еще один важный плюс соединения нескольких однотипных антенн, это улучшение качества приема мобильных станций, находящихся в движении. Да, да, на эту простую конструкцию мобильные станции будут приниматься значительно лучше чем на различные фирменные штыри длиной 5 - 7 метров (типа А-1000, 3x5/8 и др.). Также рекомендую ставить такие антенны в городах которые окружены со всех сторон горами. Теперь многочисленные "отраженки", возникающие в таких местах, будут работать на вас. В таких условиях 2 х 2 реально будет выигрывать у "солидных" многоэлементных антенн. Реальное усиление конструкции из двух антенн, примерно 7.3дб. Но учтите, что принимать она будет лучше чем одиночная антенна с реальным усилением 8-10дб. Четыре сфазированные антенны, будут иметь усиление 12.3 дб, при этом направленность будет практически круговой! Никакая одиночная антенна не сможет тягаться с ней!

Походный вариант

Через некоторое время, был сделан разборный вариант антенны, для походов и экспедиций. Испытания в полевых условиях, подтвердили хорошую её эффективность, она не уступает коллинеарным антеннам длиной 3 - 5 метров (2x5/8 или 3x5/8) при дальности до 50 км и выигрывает у них на дистанциях от 90 км и более. На фотографии, показан походный вариант антенны, в разобранном виде. Для сборки антенны, требуется 30 секунд. В качестве бума, используется водопроводная пластиковая труба, длиной 510 мм и диаметром 21 мм. Размеры элементов, были немного скорректированы, потому что использовалась другая проволока. Для такой маленькой антенны, всегда найдется место в вашем рюкзаке, да и на больших высотах, в горах, вам не придется прикладывать чрезмерные усилия для ее удержания (кто был на 4000 и выше, знает о чем я говорю). Весть кабель и трансформатор находятся внутри пластиковой трубы, это защищает их от случайных обрывов и влаги. Антенну можно отремонтировать прямо в походе, погнутые элементы достаточно выпрямить рукой и тд.

Вариант 50-омной антенны

По просьбам "лентяев", которые не хотели делать трансформатор, я рассчитал антенну с сопротивлением 50 ом, для непосредственного соединения с кабелем идущим к радиостанции. Внешний вид остался прежним. Кабель подключается к активному элементу напрямую, для улучшения симметрирования, рекомендую сделать один виток вокруг ферритового кольца, как можно ближе к месту пайки. Усиление, этого варианта антенны, несколько меньше и составляет приблизительно 4.3 дбд. Размеры даны для проволоки диаметром 4 мм, если у вас другой материал, нужно скорректировать размеры. Расстояние между рефлектором и активным элементом, нужно подобрать точнее, в пределах 415 - 440мм, до получения минимального КСВ.

Простая трехдиапазонная антенна

Антенна работоспособна в диапазонах 40, 20, и 10 метров. В качестве согласующего элемента применен трансформатор на ферритовом кольце марки ВЧ-50 сечением 2,0 см. Число витков его первичной обмотки - 15, вторичной - 30, провод - ПЭВ-2 диаметром 1 мм.

При применении другого сечения надо заново подобрать число витков воспользовавшись схемой, приведенной на рисунке.

В результате подбора необходимо получить минимальный КСВ в диапазоне 10 м. Изготовленная автором антенна имеет КСВ:

1,1 - на диапазоне 40 м;

1,3 - на диапазоне 20 м;

1,8 - на диапазоне 10 м.

В.Кононович (UY5VI). "Радио" №5/1971 год

Комнатная антенна на 20 метров

L1=L2=37 витков на каркасе диаметром 25 мм и длиной 60мм провода диаметром 0,5 мм. J1-разьем в небольшом пластиковом корпусе.

Компактный антенный тюнер

Схема работает отлично и согласует антенну от 80-ки до 10-ки. Потерь в тюнере при проверке на 50 Ом нагрузку на удивление не обнаружил совсем. Что в обход 100 Вт,что через настроенный тюнер 100 Вт,на всех диапазонах от 80-ки до 10-ки....Катушка,хоть и компактная но холодная... Резонанс довольно острый,и этот тюнер прекрасно можно использовать как преселектор.

С SW-2011 вообще классно все работает,т.к. в нем нет ДПФ и тюнер играет роль преселектора,что очень благоприятно сказывается на качестве приема.Применять «амидоновские» кольца,как делают на «западе» многие в этих тюнерах не рекомендую – они и дороги,и греются (вносят потери) .Просто нет смысла. Обычная катушка на пластиковом каркасе намного

лучше. По опыту –диаметр каркаса для мощности до 100 Вт не имеет особого значения – проверил от 50мм до 13 мм в последнем варианте. Никакой разницы.Главное выдержать общую индуктивность катушки около 6 мкГн,и пропорционально пересчитать отводы (или подобрать конкретно под свою антенну)

Критичным компонентами являются КПЕ. При малом зазоре их «прошивает» ,т.к. напряжение на них достигает сотен вольт. Но тем не менее, даже с малогаборитными конденсаторами я добился нормальной работы (без пробоев на 3,5 и 7 МГц как было у меня сначала) введением тумблера SW2 ,который переключает отвод выхода антенны на диапазонах 3,5 и 7 МГц к большей части витков катушки. Этим достигается снижение напряжения на конденсаторах при настройке тюнера.

Укороченная вертикальная антенна

Вертикальная антенна, описание которой приведено ниже, предназначенная для работы на 80 м диапазоне, имеет полную высоту несколько более 6 м.

Основой конструкции антенны является труба 2 диаметром 100 мм и длиной 6 м, выполненная из диэлектрика (пластика). Внутри трубы для придания ей механической прочности расположен деревянный брусок 3 с распорками 4, которые соприкасаются с внутренней поверхностью трубы. Антенна установлена на основании 7.

На трубу наматывают примерно 40 м медного одножильного провода 5 диаметром 2 мм, имеющего влагостойкую изоляцию. Шаг намотки выбирается из расчета, чтобы весь провод был равномерно намотан на трубу. Верхний конец провода припаивают к латунному диску 1 диаметром 250 мм, а нижний - через конденсатор переменной емкости 6 соединяют с центральной жилой коаксиально кабеля 8. Этот конденсатор должен иметь максимальную емкость около 150 пФ и по качеству (номинальное напряжение и т.д.) не должен уступать конденсатору, используемому в резонансном контуре выходного каскада передатчика.

Как и всякая вертикальная антенна, эта антенна требует наличия хорошего заземления или противовеса 9. Настройка и согласование антенны с фидером производится изменением емкости конденсатора 6, а при необходимости изменением длины провода, намотанного на трубу.

Добротность такой антенны выше и, следовательно, ширина ее полосы пропускания уже, чем у обычного четвертьволнового вибратора.

Построенная радиолюбителем WA0WHE подобная антенна с противовесом из четырех проводов имеет КСВ до 2 в полосе пропускания шириной около 80...100 кГц. Питание антенны осуществляется по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом.

Ground Plane на 5 КВ диапазонов

Предлагаемый вариант антенны можно отнести к разряду «конструкций выходного дня», особенно для тех коротковолновиков, которые уже имеют на своей станции «GROUND PLANE» на 20-метровый диапазон. Как видно из рисунка, в центре антенны расположена дюралюминиевая труба диаметром 25…35 мм, выполняющая функции несущей мачты и вертикального четвертьволнового элемента на диапазон 20 м.

На расстоянии 402 см от основания трубы двумя винтами М4 зафиксирована стеклотекстолитовая пластина размерами 60x530x5 мм. К ней прикреплены концы четырехпроволочных (диаметром 3 мм) вертикальных элементов, электрическая длина которых соответствует четверти длины волны для середины диапазонов 17, 15, 12 и 10 м.

К нижнему концу трубы двумя винтами М4 привинчена стеклотекстолитовая пластина размерами 180x530x5 мм. Под нижний край трубы подложена алюминиевая пластина размерами 15x300x2 мм с пятью отверстиями диаметром 4,5 мм, через которые пропускают пять винтов М4, использующиеся для крепления проволочных элементов и трубы. Чтобы был лучший электрический контакт, между винтами крепления трубы и любым ближайшим проволочным элементом вставляют отрезок медного провода.

На расстоянии 50 мм от алюминиевой пластины закрепляют еще одну такую же по размерам, но имеющую 6-12 отверстий, которые используют для крепления радиальных противовесов (по шесть на каждый диапазон).

Антенну питают по коаксиальному кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом.

Размеры всех элементов и противовесов указаны в таблице. Расстояние между вертикальными элементами 100 мм. Из-за парусности антенны ее фиксируют двумя ярусами капроновых оттяжек. Первый ярус закреплен на расстоянии 2 м от основания трубы, второй - на расстоянии 4,1 м.

Если имеется «GROUND PLANE» на 40 м, то, используя описанный принцип, можно создать 7-диапазонную антенну.

Комнатная широкополосная...

Широкополосная комнатная активная рамочная антенна С. ван Руджи повышает эффективность приема радиостанций всех KB диапазонов (3-30 МГц) примерно в 3-5 раз по сравнению с телескопической. В связи с тем, что рамочные антенны чувствительны к магнитной составляющей электромагнитного поля, электрические помехи, создаваемые различными бытовыми приборами, оказываются немаловажно ослабленными.

Помехозащищенные коротковолновые приемные антенны

(Обзор материалов из журнала "QST ", 1988 г.)

Многие любители дальнего ра­диоприема на коротких вол­нах, а также коротковолновики, интересующиеся проведением DX -радиосвязей, особенно на НЧ KB диапазонах и имеющие в своем распоряжении лишь антенну GP с вертикальной поляризацией, час­то сталкиваются на практике с проблемой обеспечения помехозащищенного радиоприема. "Причем в условиях крупных промышленных городов, она является наи­более значительной. Сигналы DX радиостанций часто бывают довольно малы, в то время как на­пряженность поля индустриаль­ных, атмосферных и т.п. помех в точке приема может быть доста­точно высокой. При этом необхо­димо решить следующие пробле­мы:

1 - ослабление этих помех на входе РПУ при наименьшем ослаблении полезного сигнала;

2 - обеспечение возможности приема радиосигналов во всем коротко­волновом диапазоне, т.е. широкополосности антенно-фидерного устройства;

3 - проблему обеспече­ния достаточной площади для раз­мещения антенны вдали от источ­ников дополнительных помех. Значительного уменьшения уров­ня атмосферных, индустриаль­ных и т.п. помех можно добиться путем применения специальных приемных антенн с низким уров­нем шума. В литературе они именуются "Low -Noise Receving antennas ". Некоторые типы подо­бных антенн уже были описаны в (1, 2, 3). В данном обзоре обобщены некоторые интересные ре­зультаты экспериментов в этой области, полученные зарубеж­ными радиолюбителями.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ КОРОТКОВОЛНОВЫЕ ПРИЕМНЫЕ АНТЕННЫ С НИЗКИМ УРОВНЕМ ШУМА

Начав заниматься дальним ра­диоприемом на KB необходимо прежде всего подумать о хорошей псмехозащищенной антенне, это ключ к успеху. Как уже отмечалось, в задачу помехозащищенного антенного устройства входит возможно большая степень ослаб­ления помех при наименьшем ос­лаблении полезногэ сигнала. Говорить об усилении приемной антенной полезного сигнала и особенно на НЧ KB диапазонах по известным причинам невоз­можно, т.к. такая антенна будет занимать достаточно много мес­та и иметь выраженную направ­ленность. В некоторых случаях для усиления принимаемого сигнала целесообразно приме­нять предварительные усилите­ли между РПУ и антенной, снабдив их ручной регулиров­кой усиления (1). Это относит­ся и к антеннам, о которых речь пойдет далее. Эти антенны явяются модификацией антенны Бевереджа, классический вари­ант которой показан на рис.1а. Эта антенна широко использу­ется в профессиональной KB радиосвязи и обладает некото­рыми помехозащищенными свойствами. W 1FB проводил эксперименты с модификацией антенны Бевереджа и получил интересные практические ре­зультаты, которые он опубли­ковал в апрельском номере журнала "QST ". Некоторые ко­ротковолновики сочли их за первоапрельскую шутку, в то время как другие, наоборот, до­полнили эти результаты своим практическим опытом. На рис.1б. показана антенна с эк­зотическим названием "Snake " (что значит "змея"). Она состо­ит из длинного отрезка коакси­ального кабеля, размещенного на земле или в траве. Дальний конец кабеля нагружен на безиндукционный резистор с со­противлением, равным волно­вому сопротивлению кабеля. Этот резистор необходимо по­местить в изоляционную короб­ку и обеспечить ее герметиза­цию, что предотвратит попада­ние влаги в коаксиальный ка­бель.

Так как выполнить прак­тически такую антенну для НЧ KB диапазонов получается достаточно дорого, ввиду высокой цены кабеля, W 1FB предложил выполнить антенну из двухпро­водного ленточного кабеля или провода для телефонной или радиотрансляционной линии.

Волновое сопротивление таких линий различное и может

быть определено по таблицам, а также экспериментальным путем. При определении длины данной антенны необходимо, как и в первом случае, учиты­вать коэффициент укорочения. Антенна в виде двухпроводной нагруженной линии для диапазо­на 160 метров должна иметь длину около 110 метров. Разместить та­кую антенну над землей достаточ­но трудно, и W 1FB проложил ка­бель по периметру своего участка. При этом основные свойства ан­тенны сохраняются, если вблизи нет посторонних предметов, кото­рые могут повлиять на характери­стику антенны и быть источником дополнительных шумов. Это мо­гут быть системы заземления вер­тикальной антенны, различные металлические трубы, ограды и т.п. При размещении антенны по периметру участка ослабляются ее направленные свойства и она начинает принимать сигналы с различных направлений. В дан­ной конструкции важно точно определить волновое сопро­тивление применяемой двух­проводной линии. Это необхо­димо для правильного расчета согласующего широкополос­ного трансформатора и нагру­зочного резистора, сопротивле­ние которого должно быть равно волновому сопротивлению при­меняемой линии. Коэффициент трансформации выбирают в за­висимости от применяемого ко­аксиального кабеля. Он равен:

R H /R K -(N/n) 2

где: R H - сопротивление на­грузочного резистора, Ом;

R K - волновое сопротивле­ние коаксиального кабеля, ОМ;

N - число витков обмотки трансформатора со стороны ан­тенны;

N - число витков со сторо­ны приемника (линии питания).

На рис. 1г. показана антенна, предложенная W 1HXU . Она рас­полагается над землей и выпол­няется из ленточного кабеля с волновым сопротивлением 300 Ом. Для ее настройки применен переменный конденсатор емко­стью до 1000 пф. Конденсатор подстраивают по наибольшему уровню принимаемого сигнала. На рис.1 д. показана антенна ти­па "Snake ", выполненная из ко­аксиального кабеля, имеющего длину немногим более 30 метров, который уложен в землю. Даль­ний конец кабеля имеет соединение между центральной жилой и оплеткой. На "приемном конце" оплетка ни с чем не соединяется. Эту антенну испытывал W 1HXU и получил хорошие результаты в диапазонах 30, 40 и 80 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении антенн с низким уровнем помех следует учитывать, что они достаточно сильно ослабляют полезный сигнал, поэтому применение антенн из коаксиального кабеля оправдано лишь в случаях очень высокого уровня

индустриальных помех в точке приема. Как уже отмечалось, в этих случаях

целесообразно применение дополнительных усилителей. Антенны, выполненные из двухпроводной симметричной линии в ленточном диэлектрике обладают меньшим ослаблением полезного сигнала и дают более уверенные результаты. Следует также учесть, что применение всех описанных выше антенн возможно только в случае наличия

в РПУ входа, рассчитанного на подключение антенн, имеющих волновое сопротиыление 50 или 75 Ом. Если такаго входа нет, то неоходимо применить дополнительную катушку связи, которую можно намотать поверх катушки входного контура РПУ для того КВ диапазона, на котором вы рассчитываете применять данные антенны. Число витков катушки связи составляет от 1/ 5 до 1/ 3 числа витков контурной катушки КВ диапазона. Схема подключения дополнительной катушки показана на рис.2.

Многодиапазонная антенна с переключаемой диаграммой направленности

 Проблема создания достаточно эффективной многодиапазонной антенны в условиях ограниченного пространства, требующей относительно невысоких затрат, волнует многих радиолюбителей. Хочу предложить еще один вариант антенны "бедного радиолюбителя", удовлетворяющий этим требованиям. Она представляет собой систему слопперов с переключением диаграммы направленности, работающую на диапазонах 3,5, 7, 14, 21, 28 МГц. В основу положен принцип работы антенн конструкции RA6AA и UA4PA. В моем варианте (рис 1) с вершины 15-метровой мачты под углом около 30 40° к земле идут 5 лучей, которые одновременно выполняют роль верхнего яруса оттяжек Лучей может быть и больше, но желательно не менее 5. Общая длина каждого луча - 21 м, из нее вычитается около 80 см на отвод к коробке реле и около 15 см на крепление изолятора в нижней части луча. Таким образом, реально длина каждого луча составляет около 20 метров. Антенна питается коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом длиной около 39,5 метра. Длина кабеля критична - вместе с длиной лучей она должна составлять 1 длину волны на диапазоне 80 метров. Все лучи в исходном состоянии подключены к оплетке кабеля. Выбор необходимого направления производится непосредственно на рабочем месте, при этом соответствующее реле подключает луч выбранного направления к центральной жиле кабеля. Как и у большинства направленных антенн, подавление боковых лепестков выражено сильнее, чем заднего, и составляет в среднем 2 3 балла, реже - 1 балл. Проводилось сравнение с логопериодической антенной RB5QT , подвешенной на высоте около 9 м над землей в направлении восток-запад. На 7 МГц слоппера выигрывали в этих направлениях на 1- 2 балла.

 Конструкция. Мачта - телескопическая, от Р-140, стоит на земле без дополнительного заземления, без диэлектрических вставок. Лучи - из полевого телефонного кабеля П-275 (2 провода по 8 стальных и 7 медных проводников в каждом), хорошо пропаяны с использованием кислоты. Коаксиальный кабель 75 Ом. Возможно применение кабеля с любым волновым сопротивлением, а также открытой двухпроводной линии с сопротивлением 300 600 Ом. Реле применяется типа ТКЕ52 с напряжением питания около 27 В с запараллеленными контактами, но можно применять и другие - исходя из мощности передатчика. Для питания реле применяется отдельный четырехпроводный кабель. Такая схема (рис 2) позволяет питать 6 реле, у меня в силу местных условий стоит 5. Для переключения напряжений используются кнопки П2К с зависимой фиксацией Размеры антенны и линии питания можно изменить в любую сторону, пользуясь формулой L2=(84,8-L1)*K, где L1 - длина одного плеча, L2 - длина линии питания; K - коэффициент укорочения (для кабеля - 0,66, для двухпроводной линии - 0,98). Если получившейся длины линии недостаточно, в формуле вместо 84,8 необходимо подставить 127,2. Для укороченного варианта можно подставить в формулу 42,4 м, но в этом случае антенна будет работать только на частотах выше 7 МГц.

Настройка. В настройке антенна практически не нуждается, главное - соблюдение указанных размеров лучей и кабеля. При проведении измерений ВЧ-мостом оказалось, что антенна резонирует в пределах любительских диапазонов, и ее входное сопротивление находится в пределах 30 400 Ом (см таблицу), поэтому желательно применять согласующее устройство. Я использовал рекомендованный UA4PA параллельный контур с отводами. В диапазоне 160 м данная антенна не работает - резонансная частота 1750 кГц выбрана для того, чтобы в остальных диапазонах резонанс находился в пределах диапазона.

Популярность интернета среди населения постоянно растет. Однако многие люди проживают в таких местах, где сигнал очень слабый или отсутствует вообще. В связи с этим, очень остро встает проблема увеличения мощности и качества приема интернета. Медленная скорость отнимает много времени и не дает желаемого результата. Поэтому нередко на помощь приходит внешняя антенна Харченко, сконструированная в виде , материалом для которого служит толстая медная проволока. Соединение квадратом между собой происходит в местах незамкнутых углов, где и выполняется подключение телевизионного кабеля.

Такая антенна требует точный расчет под цифровое эфирное телевидение. Для улучшения направленности в некоторых конструкциях может быть установлена решетка или сплошной экран из токопроводящего материала. Подобная биквадратная антенна позволяет решить множество проблем с приемом сигнала и скоростью интернета. Самодельные конструкции, включающие в себя различные типы антенны Харченко изготавливаются сравнительно легко и включают в себя металлические и пластиковые детали, а также элементы из других материалов, соединяемые разными способами. Подобные конструкции легко изготавливаются самостоятельно, в том числе и антенна Харченко для ТВ своими руками.

Антенна Харченко для модема

В настоящее время многие пользователи стремятся увеличить скорость своего мобильного интернета. Особенно остро эта проблема стоит перед теми, кто проживает на значительном удалении от базовой станции, пользуясь интернетом на очень низкой скорости. В таких ситуациях наилучшим выходом из положения становится антенна Харченко для 3g модема своими руками, которую достаточно легко изготовить в домашних условиях.

Эта рамочная конструкция известна как ДМВ антенна еще с 60-х годов прошлого века. Она имеет зигзагообразную рамочную конфигурацию, благодаря которой устройство становится очень эффективным.

Система состоит из двух квадратных элементов. Для того чтобы сделать расчет антенны для 3g модема на частоту 2100 МГц, размер каждой стороны квадрата должен составлять 53 мм. Вся конструкция выполняется в виде сцепленной структуры, включающей в себя две ромбовидные фигуры с внутренними углами 1200. Это делается с целью снижения внутреннего сопротивления устройства. Соединение ромбов осуществляется между собой методом пайки. Сюда же в дальнейшем припаивается кабель высокой частоты.

Более точные данные можно получить, используя онлайн калькулятор для расчета антенны Харченко, в который достаточно всего лишь ввести необходимые исходные данные.

Для повышения эффективности прибор может использоваться совместно с рефлектором. Обычно эта деталь является металлической пластиной, а наиболее подходящим материалом для ее изготовления служит фольгированный текстолит. В данном случае антенны включает в себя определение расстояния между приемным устройством и рефлектором. После расчетов и заготовки материалов, может быть изготовлена антенна Харченко для модема своими руками.

Соединение деталей между собой осуществляется с помощью термоклея. Зафиксировать нужное расстояние между элементами можно с помощью какого-либо предмета с наиболее подходящими размерами. Затем выполняется подключение антенны к устройству. Поскольку в модемах отсутствуют разъемы для подключения внешних антенн, они просто обматываются проволокой, которая затем соединяется через кабель с приемным устройством. В случае необходимости, по такой же схеме может быть изготовлена антенна Харченко для 4g модема.

По окончании сборки, на противоположном конце кабеля, который будет соединяться с модемом, нужно собрать так называемое устройство согласования, предусмотренное специально для таких приборов. Для этой цели используется медная фольга, такая же, как в печатных платах. Выполняемый расчет антенны для 4g модема такой же, как и в предыдущем варианте.

При наличии разъема для внешней антенны, подключение кабеля осуществляется с помощью специального переходника. После всех соединений, антенна для модема считается готовой к использованию. Настройка приема сигнала для 4g выполняется экспериментально, путем медленного поворота конструкции вокруг оси до получения наиболее четкого сигнала. Качество сигнала определяется количеством черточек на значке, отображаемом на компьютере или мобильном телефоне.

Антенна Харченко для цифрового ТВ

Для работы цифрового телевидения используется диапазон дециметровых волн. Поэтому перед конструированием следует выполнить антенны Харченко для DVB t2, чтобы максимально усилить прием сигнала.

Сама конструкция выглядит достаточно компактно, изготавливается в классическом варианте из двух ромбов, в итоге получается антенна зигзагообразная без рефлектора. В качестве основы может использоваться любой токопроводящий материал, например, медный или алюминиевый проводник, диаметром 1-5 мм. Также подойдут трубки, полоски, уголки, профили и т.д. Лучше всего для этих целей подходит медная проволока толщиной 3 мм. Она очень легко гнется, выравнивается и паяется. Далее должна изготавливаться в определенной последовательности. Сопротивление телевизионного кабеля должно быть примерно 50-75 Ом.

Качество цифрового сигнала не зависит от расстояния, как это происходит в аналоговом телевидении. В данном случае, когда антенна для ТВ нормально работает сигнал нормально поступает в телеприемник, если же имеют место сбои, то никакого сигнала вообще не будет. Соответственно не будет и изображения. Если сигнал есть и он нормально принимается, то изображение будет одинакового качества на всех каналах. Этот фактор нужно обязательно учитывать, когда выполняется для цифрового ТВ, хотя индивидуальные настройки могут быть разными для того или иного региона.

Непосредственно телевизионная антенна Харченко изготавливается в определенной последовательности:

• Вначале нужно отмерить кусок проволоки общей длиной 112 см и согнуть его, соблюдая размеры участков попеременно 13 и 14 см.
• После всех изгибов образуется два конца, которые необходимо зачистить на расстояние 1,5-2 см. На концах делаются петли и фиксируются между собой. Место стыков полностью запаивается. Затем, к одному из стыков припаивается центральная жила, а к другому - оплетка. В результате, получается готовая антенна или двойной квадрат.
• Биквадратная антенна для телевизора требует телевизионного кабеля примерно 3 метра. Со стороны антенны он зачищается на 2 см, а со стороны штекера - на 1 см. Штекер можно выбирать на свое усмотрение. Его так же как и проволоку нужно зачистить с помощью надфиля или какого-то острого предмета. Таким образом, зигзагообразная антенна Харченко для цифрового ТВ почти готова к использованию.
• По окончании пайки все стыки следует залить горячим клеем из пистолета. Пока клей не остыл, его излишки нужно собрать. Получается одновременно надежное и эластичное соединение. На самой антенне места пайки тоже заливаются клеем.

Антенна Харченко для телефона

Выносная антенна направленного действия способна существенно увеличить возможности мобильного телефона и повысить качество связи при нахождении абонента в отдаленной местности. В продаже не всегда можно встретить наиболее подходящий вариант, поэтому лучшим выходом из положения становится антенна Харченко для сотовой связи, изготовленная из подручных материалов своими руками.

Наиболее доступный вариант представляет собой стандартную конструкцию, рассмотренную выше. Такая антенна размеры должна иметь исходя из конкретных условий эксплуатации. Все необходимые материалы продаются в хозяйственном магазине. Наиболее простые конструкции могут напрямую соединяться с кабелем и не требуют каких-либо специальных настроек.

Необходимо в первую очередь запастись медной проволокой, диаметром 2-3 мм. Можно взять изолированный провод и снять с него изоляцию. Если соединения будут производиться без пайки, потребуются специальные разъемы для антенн F-типа и соединители. Когда планируется две антенны Харченко соединить в параллель возможно понадобится рефлектор, который может быть жестяным или алюминиевым. Изоляция стыков выполняется с помощью термоусадочной трубки или изоленты. Для соединения методом пайки потребуется паяльник.

Медная проволока, подготовленная заранее, изгибается и превращается в зигзагообразную рамку, представляющую собой два ромба. Стороны каждого из них имеют длину 80 см, а общее расстояние между противоположными углами составит 226 см. Далее калькулятор антенны определяет точку соединения этих ромбов, как место соединения с кабелем. К данной точке припаивается кусок кабеля, размером 50 см, а к его противоположному концу накручивается разъем F-типа. Далее к разъему подключается основной кабель необходимой длины.

В некоторых случаях расчет антенны Харченко онлайн предполагает установку рефлектора, значительно усиливающего прием сигнала в определенной местности. Конструкция получается такая же, как антенна для т2, когда выполняется соединение между собой нижнего конца рамки и рефлектора через оплетку кабеля. С этой целью в рефлектор дополнительно вкручивается болт длиной 50 мм, к которому с помощью стяжки притягивается разъем F-типа. Предварительно к этому разъему припаивается кабель и рамка, расположенная на расстоянии свыше 40 мм. Таким образом, антенна Харченко для мобильного телефона, сделанная самостоятельно в наиболее простом варианте, готова к использованию.

Для непосредственного соединения приемного устройства с мобильным телефоном используется пигтейл, представляющий собой специальный провод. Один его конец соединяется с антенным кабелем, а другой - при помощи разъема с антенным гнездом телефона. В данном случае проблема рассчитать антенну отсутствует и какие-либо отдельные настройки не требуются, достаточно всего лишь наиболее оптимально расположить антенну, ориентируясь на качество принимаемого сигнала. Мачту с приемным устройством рекомендуется устанавливать, как можно ближе к дому, лучше всего возле окна, чтобы максимально уменьшить длину кабеля.

22. Размеры и исполнение многоэлементных рамочных антенн.

При изготовлении многоэлементных антенн следует стремиться к возможной оптимизации их параметров. Для двухэлементной антенны коэффициент усиления и КНД зависят как от расстояния между рефлектором и активным элементом, так и от размеров рефлектора. Как проверено на практике, оптимальный рефлектор для двухэлементной антенны должен быть на 5-6% длиннее ее активного элемента. Рефлектор можно выполнить сразу длиннее, а можно выполнить его и подстроечным (рис.78).

Первоначально рефлектор и вибратор выполняют одинаковых размеров, затем изменением длины рефлектора путем перемещения перемычки, настраивают антенну по максимальному усилению или по максимальному ослаблению заднего лепестка – эти настройки несколько не совпадают.

Усиление антенны в большой мере зависит от расстояния между рефлектором и вибратором (рис.79). Как видно из этого графика, приведенного во многих источниках (л.22.1, л.22.2), оптимальное усиление двухэлементной антенны будет при расстоянии вибратор-рефлектор 0,175l . Но антенна будет эффективно работать и при расстоянии, равном от 0,05 до 0,25 длины волны.

Это дает возможность создания таких антенн, как G4ZU и других, укороченных и удлиненных направленных рамочных антенн. Это может быть очень удобно при недостатке места, при размещении рамок вибратора и рефлектора на уже установленных мачтах или каких-либо других опорах.

Отношение излучения вперед/назад двухэлементной антенны может составлять по теории не менее 26 дБ, хотя на практике эта величина бывает ниже и обычно достигает около 24 дБ для квадратов, выполненных на каркасе из изоляционного материала, и может быть не лучше 20-22 дБ для антенны, в конструкции которой задействованы металлические несущие элементы. Металл внутри рамок поглощает и переотражает электромагнитную энергию, что ухудшает характеристики антенны.

К ухудшению характеристик рамочных антенн ведет размещение нескольких антенн на одной траверсе. А если еще используется питание всех рамок через один кабель, то добиться отношения излучения вперед/назад лучше 20 дБ вряд ли удастся. Здесь можно попытаться использовать поляризационное разделение внутренних рамок (л.22.1), но в этом случае коаксиальный кабель, идущий от неиспользуемой в данный момент рамки, необходимо нагружать на какую-либо переменную реактивность – катушку или конденсатор или их систему, и согласовывать эту антенну по минимуму влияния на рабочую.

Как было сказано выше, добавление лишнего директора повышает коэффициент усиления двухэлементной антенны примерно на 2 дБ, а 3-х и более элементной антенны примерно на 1 дБ. График расстояния оптимального расположения директора относительно рефлектора почти совпадает с графиком, приведенным на рис.79, с той лишь разницей, что максимум усиления будет на расстоянии, равном 0,2 длины волны. Периметр директора трехэлементной антенны должен быть на 2,5-3 % длиннее; для четырех и более элементной антенны рефлектор длиннее на 2,5-3 %, а директоры короче на 2 % активной рамки.

Таблицы оптимальных размеров рамочных многоэлементных антенн приведены на рис.81. Конечно, можно жестко не придерживаться расстояния между вибраторами, имея в виду рис.79, следует также помнить, что лучше всего выполнять пассивные элементы антенны подстроечными. Это дает возможность точно настроить антенну по максимуму коэффициента усиления в реальных условиях.

Иногда используют упрощенные пассивные элементы, выполненные в виде диполей (рис.80).

Рамка при использовании таких диполей будет иметь меньшее усиление и больший уровень заднего излучения, чем при использовании пассивных рамочных элементов. Следует правильно размещать пассивные диполи для реальной рамочной антенны, имеющей преобладающую вертикальную или горизонтальную поляризацию. В общем случае, при питании перпендикулярно горизонтальной стороне поляризация будет горизонтальной, при питании перпендикулярно вертикальной стороне поляризация будет вертикальной. Следует также учитывать, что было сказано выше о поляризации рамок с низким подвесом. Размеры диполей для рефлектора и директоров должны быть вдвое меньше периметра соответствующей пассивной рамки. Желательно также и для диполей предусмотреть возможность регулировки их размеров.

Возможно использование и других резонансных элементов в качестве пассивных элементов (рис.80).

23. Многоэлементные рамочные антенны с открытыми рамками.

Все, что касается закрытых рамочных многоэлементных антенн относительно размеров их пассивных элементов и расстояния между ними, верно и для открытых рамочных антенн.

Для получения размеров открытой рамочной антенны необходимо все размеры пассивных и активных элементов умножить на два. Входное сопротивление такой антенны также будет достаточно велико, и для ее питания и симметрирования необходимо использовать все методы, описанные для согласования выше.

Усиление открытой рамочной антенны будет выше закрытой примерно на 2-3 дБ. При использовании для ее питания двухпроводной линии и согласующего устройства, такую антенну можно согласовать в более широком диапазоне частот, чем закрытую рамочную антенну.

Но в то же время такая антенна требует большего расхода материалов по сравнению с закрытой рамочной антенной и больше места для её установки.

24. Двухэлементная антенна G4ZU.

Эта антенна (л. 24. 1. рис.82) имеет ещё одно название - “птичья клетка”, за её внешний вид. Но по позывному впервые предложившего её радиолюбителя, её также называют “квадратная антенна G4ZU”.

Как видно из рисунка, здесь центры рефлектора и излучателя находятся на очень близком расстояние друг от друга – на практике получается 50-20 см, в зависимости от диапазона. За счёт этого неоптимального расположения такая антенна имеет реальный коэффициент усиления – около 6-7 дБ, и ослабление заднего лепестка около 20 дБ.

Для этой антенны требуется всего лишь одна мачта, более того, верхние части антенны (на рис.82 обозначены “О”) имеют нулевой потенциал и, следовательно, могут быть заземлены, что ещё более упрощает конструкцию антенны. При проектировании G4ZU на НЧ диапазоны мачта делается немного выше квадратов и используется для крепления оттяжек (рис. 83). Часто внутри квадратов на НЧ диапазоны помещают квадраты и для ВЧ диапазонов. Можно использовать для этих целей не только квадраты, но и другие рамки: UA1ZAS (л. 24.2) рекомендует использовать дельты для построения G4ZU. Периметр рамок должен соответствовать указанному ранее для двухэлементных антенн. Желательна возможность подстройки рефлектора. Поскольку средняя точка G4ZU заземлена, изменять направление излучения системы можно коммутацией шлейфа и подключения настроечной линией рефлектора (л. 24.3).

Схема такой антенны показана на рис.84. С помощью реле к одной рамке подключают кабель питания, а к другой – удлиняющую линию, и можно менять направление излучения антенны на 360° фиксированно через 90° . Эта антенна должна находиться по возможности в свободном от посторонних предметов пространстве, чтобы исключить их влияние на работу антенны, которое будет проявляться в ее рассимметрировании, и, следовательно, длина настроечного шлейфа будет неоптимальной для каждой из ее сторон излучения.

На принципе питания через симметричное гамма-согласование основана конструкция антенны HB9CV (л.24.1). В ней заземлены уже все точки, имеющие минимум напряжения (рис.85). Эту антенну часто выполняют с уменьшенным расстоянием между вибраторами (рис.86). Коэффициент усиления такой антенны еще меньше, чем G4ZU, и составляет 5-6 дБ. Размеры рефлектора и излучателя соответствуют указанным для многоэлементных антенн, хотя лучше сделать рефлектор с возможностью подстройки его длины.

Антенну G4ZU лучше всего питать 75-омным кабелем (хотя, с некоторым ухудшением ее работы, подойдет и 50-омный), приняв самые серьезные меры по его симметрированию. Можно питать и через симметричное гамма согласование, описанное здесь ранее. Размещать антенну следует как можно выше над землей.

25. Расположение рамочных антенн относительно других предметов.

Рамочные антенны излучают как вертикально, так и горизонтально поляризованную волну. В зависимости от того, какая из них преобладает, выбирают место установки антенны. Крайне важно, чтобы в лепестке диаграммы направленности антенны не было предметов, реагирующих на преобладающую поляризованную составляющую ЭМВ, излучаемую антенной, или чтобы эти предметы находились на расстоянии не менее двух длин волны или, в крайнем случае, на расстоянии, равном половине периметра антенны. Посторонние предметы, переизлучая ЭМВ энергию, могут серьезно исказить диаграмму направленности антенны, вызвав провал в ее лепестке излучения. Особенно это касается многоэлементных антенн с узкой диаграммой направленности. В провале диаграммы направленности рамочной антенны посторонние проводящие предметы могут находиться на расстоянии не менее четверти длины волны работы антенны. В принципе возможно размещение внутри рамки какой-либо малогабаритной антенны – магнитной рамки или штыря, хотя это и несколько ухудшит параметры обоих антенн. Для растяжек рамочных антенн желательно использовать неметаллические оттяжки – синтетическую негниющую веревку, толстую рыболовную леску. Металлические оттяжки могут стать причиной TVI при плохой фильтрации сигнала передатчика и вообще при больших уровнях сигнала, подводимого к антенне.

Рамочные антенны менее капризны в установке, чем дипольные антенны, и допускают свою установку в таких условиях – малая высота подвеса и большая насыщенность мешающими предметами территории их установки – когда установка диполя неэффективна. Это происходит потому, что дипольная антенна разомкнута, и даже небольшое количество проводящих предметов может изменить емкость концов диполя, и, следовательно, изменить его резонансную частоту. Рамочная антенна замкнута, разомкнутая же рамочная антенна является “квазизамкнутой” – т.е. ведет себя как закрытая рамка по отношению к различным дестабилизирующим предметам. Это позволяет подходить к размещению рамочных антенн менее строго, чем в случае дипольных и штыревых антенн.

26. Влияние атмосферных воздействий на рамочную антенну.

Рамочные антенны, особенно открытые, являются одними из самых опасных антенн с точки зрения статического электричества. Вследствие своих значительных линейных размеров и обычно более высокого расположения относительно других антенн, они являются целью для удара молнии и собирателем статического электричества. Это особенно заметно в предгрозовой и грозовой период, а также в сухую зимнюю погоду. Антенна при работе на прием дает много QRM. Если же антенну изолировать от электротехнической “земли”, т.е. вынуть кабель из разъема, то статический заряд, накопленный антенной, выразится в искрах, и довольно значительных, проскакивающих между оплеткой коаксиала и “землей”. Чтобы этого не происходило, необходимо заземлять оплетку коаксиала, и лучше, если это будет сделано на крыше. На крыше оплетку коаксиала следует заземлять через резистор 10-100 кОм мощностью 2 Вт либо через ВЧ-дроссель. Это предотвратит дополнительное рассимметрирование антенны. Хорошим методом защиты антенны от статики является заземление точки полотна нулевого потенциала на мачте размещения антенны. Безопасными антенными являются антенны типа G4ZU, полотно которых заземлено на мачте.

Особое внимание следует обратить на установку разомкнутых рамочных антенн. Для этого необходимо ознакомиться с л.26.1. Открытый незаземленный ус рамки может явиться причиной выхода из строя выходных транзисторов передатчика. Накопленный заряд (он накапливается в погонной емкости коаксиала) может разрушить верхний изолятор, если оплетка кабеля не будет заземлена. Иногда возникает периодический пробой этого изолятора, который может выражаться в сильных QRM приему, и даже может стать причиной TVI.

ЛИТЕРАТУРА.

Беньковский З., Липинский Э.: Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. М., Радио и связь,1983.

В.Швыдкий (UH8CT): Антенна радиостанции UK8HAA; Радио № 7, 1972.

Г.Болотов, С.Жемайтис: Многодиапазонный вариант рамочной антенны; Радио № 2, 1989 г.

К.Сепп, А.Снесарев: КВ антенны “квадрат”; Радио № 6, 7, 1978 г.

J.L. Dietrich WAORDX: Loops and dipoles; A Comparative analisis QST, sept. 1985.

Рамка с 50-омным питанием; КВ-журнал № 1, 1992.

Г.З.Айзенберг и др.: Коротковолновые антенны. М.; Радио и связь, 1985.

И. Подгорный (UC2AGL): Антенный тюнер; Радиолюбитель № 1, 1991.

Г.И. Атабеков: Линейные электрические цепи., М., Энергия, 1978.

Ротхаммель К.: Антенны.; М.; Энергия, 1978.

Антенна “Мини квадрат”; (“За рубежом”, QST № 8, 1973), Радио № 10, 1973.

А. Голицин (UA9UR): Антенна для низкочастотных диапазонов; Радио № 2, 1973.

С. Бунимович: Малогабаритная квадратная антенна; Радио № 4, 1968.

Квадрат на 14 МГц; (“За рубежом”, RADCOM № 10, 1976), Радио № 4, 1977.

Е.Барановский, Э.Тумаркин: Диапазонная рамочная антенна; Радио № 6, 1969.

Антенна на 180-250 МГц; (“За рубежом”, Radioamateur № 12, 1959), Радио № 3, 1960.

К.Харченко: Проводники с укорочением в антеннах; Радио № 8, 1979.

К.Харченко: За зоной уверенного приема. Зигзагообразные антенны. Радио № 3, 1961. Телевизионные антенны; Радио № 4, 1961. Двойные зигзагообразные антенны; Радио № 8,1961.

К.Каллемаа (UR2BU): Ультракоротковолновые антенны; Радио № 8,1973.

К. Харченко: Еще раз о зигзагообразных антеннах; Радио № 11, 1962.

К Харченко: Высокоэффективные антенны на 430 МГц; Радио № 4, 1966.

К. Харченко: Широкополосная телевизионная антенна; Радио № 10, 1967.

Ю. Кондратьев: Антенна двойной треугольник; Радио № 2, 1974.

А. Новиков (UA0CAS), А. Бабин (UA0LAQ): Антенна с переключаемой диаграммой направленности; Радио № 6, 1974.

Глава 4. Ромбические антенны

Ромбическая антенна является дальнейшим развитием антенны Бевереджа. Читатель, внимательно прочитавший главу о них, понимает, что антенне Бевереджа присущи свои недостатки. Это – малый КПД, сильное влияние земли. Всё это устранено в ромбической антенне. Ромбическая антенна, как и антенна Бевереджа является антенной бегущей волны. В дальнейшем будем ее называть “Р.А”.

1. Переход от антенны Бевереджа к Р.А.

Относительно высокие характеристики антенны Бевереджа (или антенны бегущей волны-АБВ) при минимальных затратах на ее изготовление, послужили причиной попыток ее использования и в УКВ - диапазоне. Но УКВ антенны должны быть приподняты над землей для повышения дальности связи.

Простое поднятие АБВ над землей приводит к тому, что провод, который ранее был “земляным”, тоже начинает излучать (рис.1). КПД антенны в таком случае должен увеличиться примерно вдвое.

Приподняв антенну Бевереджа над землей, мы получили разные высоты под проводниками h 1 и h 2 . Такое расположение дает нам рассимметрирование антенны и искажение ее диаграммы направленности. Очевидный путь исправления такого положения – параллельное расположение проводников относительно земли (рис.2).

Чем выше над землей будет поднята антенна, тем меньше будет влияние земли на работу антенны. На практике доказано, что высота подвеса около длины волны уже почти полностью исключает влияние земли. Значит, подняв антенну, мы еще более увеличим ее КПД. Но то, что возможно на УКВ, в диапазоне КВ и СВ не всегда возможно, поэтому в этих диапазонах волн Р.А. подвешивается на той высоте, которую можно реально обеспечить для эффективной работы антенной системы.

Очевидно, что, выполнив антенну точно по рис.2, мы получим точки перегиба, где будет резко меняться волновое сопротивление антенны. Это может вызвать повышенный КСВ.

Но для увеличения интенсивности излучения ЭМВ необходимо увеличивать расстояние d между проводами полотна антенны. Из этого логически вытекает построение ромбической антенны как показано на рис.3. Это антенна, поднятая над землей на значительную высоту и образующая ромб. Она имеет коэффициент усиления и КПД гораздо выше антенны Бевереджа.

Исходя из реальных условий, которые обычно существуют при установке радиолюбительских антенн, ниже рассмотрим два варианта выполнения ромбических антенн – оптимальный и неоптимальный.

2. Неоптимальная ромбическая антенна.

Неоптимальная ромбическая антенна – это антенна, сторона ромба которой меньше половины длины волны и высота подвеса меньше четверти длины волны.

Скорее всего, именно такую антенну Вы сможете использовать на 160 и 80 метров. Входное сопротивление такой антенны все равно будет равно примерно 600 Ом. Неоптимальность ее заключается в том, что она будет иметь КПД около 10-20%, т.е. почти 80% мощности передатчика будет рассеиваться на нагрузочном резисторе. Угол излучения ЭМВ в вертикальной плоскости будет более 45° . В то же время эта антенна будет иметь подавление заднего лепестка не менее 10 децибел. Являясь неоптимальной, Р.А. на 160 и 80 метров эта антенна работает все равно эффективнее подвешенных на такой же высоте диполей, которые и необходимо настраивать и низких штырей, имеющих КПД в этих диапазонах на порядок ниже, чем Р.А.

Поэтому, если Вы имеете достаточное количество провода и подходящие точки опоры, то можно смело ставить Р.А. (рис.5), которая не нуждается в настройке и работает во всех любительских диапазонах. При переходе к верхним диапазонам неоптимальная антенна станет оптимальной.

3. Оптимальная Р.А.

Приведу данные расчета оптимальной Р.А. (1).

В такой антенне высота подвеса равна длине волны, сторона L равна 4 длинам волн, а угол b равен 120° (рис.3). Антенна с этими данными имеет подавление заднего лепестка не менее 20 децибел, угол излучения к горизонту в вертикальной плоскости не более 15° . Рекомендуемое сопротивление нагрузки составляет около 400 Ом. КПД такой антенны может достигать 90 %. При переходе к меньшим длинам волн характеристики антенны почти не меняются.

Понятно, что антенна для десятиметрового диапазона со стороной L длиной 40 метров и высотой подвеса равной высоте пятиэтажного дома 20 метров будет неоптимальной на 160 и 80 метров, но иметь уже очень хорошие параметры на 40- и 20-метровом диапазоне и превос-ходные параметры на остальных верхних диапазонах.

4. КПД, мощность.

На рис.4 показан рассчитанный мной КПД для ромбической антенны, приведенной на рис.3.

Поскольку в Р.А. существует режим бегущей волны и, вследствие этого, возможно ее оптимальное согласование с кабелем, она может выдержать большие мощности, подводимые к ней. Например, при выполнении такой антенны из провода диаметром 4-6 мм, она может выдержать мощность, подводимую к ней в 600-800 киловатт. Необходимо лишь так выбрать нагрузку, чтобы она выдержала мощность, рассеиваемую на ней. Для повышения КПД Р.А. Б.В. Брауде предложил ромбическую антенну с плавной трансформацией сопротивления. Формула для КПД АБВ (см. раздел “Антенна Бевереджа”), верна и для Р.А. Из нее видно, что еще один путь к повышению КПД антенны- это уменьшение сопротивления нагрузки. Но для подавления заднего лепестка необходимо согласование волнового сопротивления Р.А. с нагрузочным, а при больших расстояниях между проводами полотна волновое сопротивление равно около 600 Ом. В антенне Б.В. Брауде волновое сопротивление плавно трансформируется от высокого значения к низкому (рис.6).

Благодаря этому на конце нагрузки волновое сопротивление получается низким, уменьшается и среднее сопротивление антенны. Уменьшение сопротивления антенны, кроме увеличения ее КПД, позволяет также увеличить и КПД согласующих устройств. Недостатком такой антенны является то, что ее можно использовать только для работы в одном направлении.

Рекомендации по выбору и размещению нагрузки приведены в главе, посвященной антенне Бевереджа. Но в антенне Бевереджа нагрузка легко доступна, а в Р.А. она может быть труднодоступной при расположении ее прямо у полотна антенны. Для обеспечения доступа нагрузка и трансформатор подключаются к Р.А. через двухпроводную открытую линию (рис.7). Это необходимо потому, что в Р.А. возможно повреждение, как нагрузки, так и трансформатора и при прямом ударе молнии в антенну и при чрезмерной мощности, подводимой к Р.А. на ее неоптимальных частотах.

5. Диаграммы направленности Р.А.

Упрощенный график диаграммы направленностей в вертикальной плоскости для Р.А., показанной на рис.3, приведен на рис.8. Подробные графики диаграммы направленности для различных типов Р.А. приведены в Л.1.

В Р.А. с длиной L более 4 длин волн, на которых она работает, будут присутствовать боковые лепестки большой интенсивности (рис.9). Если радиолюбители могут с ними примириться, то для профессиональной связи они могут быть “лишними”.

Для борьбы с ними применяется двойная ромбическая антенна, предложенная Г.Айзенбергом. Такая антенна состоит из двух ромбических антенн, смещенных примерно на 0,25 L в горизонтальной плоскости относительно малой оси ромба и на 0,1 L в вертикальной плоскости (рис.10). При таком выполнении Р.А. боковые лепестки одной антенны попадают в минимум другой. При этом задние лепестки вычитающие, а передние складывающие. В результате этого уровень задних лепестков снижается, а передних возрастает. КПД двойной антенны несколько выше, чем одиночной.

В любительских условиях, двойную Р.А. выполнять нецелесообразно. Для переключения диаграммы направленности “вперед-назад” можно использовать способы, приведенные в главе об антенне Бевереджа.

6. Суррогатные ромбические антенны.

Если невозможно использовать ромб, поднятый на одинаковую высоту, для полотна Р.А., то можно использовать и суррогатные Р.А. Необходимо лишь, чтобы минимальная высота подвеса сторон Р.А. была не менее одного метра, на концах питания и нагрузки антенна “сходилась”, а в середине расширялась. Тупой угол b (рис.3) не должен превышать 120°. Примеры суррогатных антенн приведены на рис.11.

Антенны на рис.11а даже иногда используются и в профессиональной связи. Конечно, КПД и диаграмма направленности суррогатных Р.А. будут хуже, чем КПД и диаграмма направленности классической Р.А. Но, если невозможно установить нормальную Р.А., можно вполне обойтись и суррогатной.

7. Грозозащита Р.А.

Ромбические антенны вследствие своих значительных размеров и большой высоты подвеса сильно подвержены статическому электричеству и прямому попаданию молнии в полотно антенны. При использовании коаксиала для питания РА через трансформатор, накопленный антенной статический заряд может прожечь трансформатор и повредить радиоаппаратуру. Для снятия статического заряда используются обычные меры – заземление полотна антенны через резистор сопротивлением 10-50 КОм и мощностью свыше 5 Ватт на надежную электротехническую “землю”. При прямом попадании молнии такой резистор может сгореть. Для защиты резистора от перенапряжения в антенне используют разрядники (рис.12).

Простейший самодельный разрядник – это подстроечный конденсатор марки КПВ с немного введенными внутрь пластинами и зазором между ними около 0,5-1мм. Его необходимо защищать от влаги.

8. Влияние на работу Р.А. посторонних предметов.

Если посторонние предметы находятся на расстоянии более метра от полотна Р.А., можно не обращать на них внимание. Они исказят Д.Н. антенны, но на ее входное сопротивление, а значит, на согласование с линией питания повлияют мало.

Проблема в том, что сама Р.А. излучает интенсивную ЭМВ, имеющую как вертикальную, так и горизонтальную составляющую.

Между проводами полотна антенны существует сильное электромагнитное поле. Вследствие этого ромбическая антенна наведет значительные токи в вертикальных и горизонтальных проводах, расположенных внутри нее и на большом удалении от нее. Это может стать причиной TVI и радиопомех. Избавиться от них практически невозможно. Посторонняя антенна, находящаяся внутри полотна Р.А. будет работать плохо. Это относится ко всем типам антенн – и к штыревым, и к дипольным, и к рамочным. Лишь в одном случае можно не обращать внимание на внешнюю Р.А. – если расстояние от внутренней антенны до полотна Р.А. не менее длины волны, на которой работает внутренняя антенна. Можно попытаться уменьшить влияние внешней Р.А. на внутреннюю антенну путем подключения к фидеру питания Р.А. емкости, индуктивности и комбинации того и другого, так как это рекомендовалось в главе, посвященной магнитным антеннам.

Это направленная антенна, которая представляет собой один виток или несколько витков провода. Витки образуют рамку определенной формы, это может быть прямоугольная, круглая или квадратная рамка. В плоскости рамки находится максимальная интенсивность как приема, так и излучения волн. Рамочная антенна также носит название миниатюрного магнитного диполя. Применяются рамочные антенны в радиопеленгаторах, где они выполняют функцию приемной антенны. Кроме этого, приемные антенны используются в радиовещательных приемниках, которые работают в коротких, средних и длинных волновых диапазонах.

Рамочную антенну изобрел К. Браун в 1916 г. Ли де Форест, установив одни из первых радиостанций на пяти базах военно-морского флота США, стал заниматься разработкой нескольких видов антенн, среди них и рамочной антенной.

Входное сопротивление в рамочной антенне имеет индуктивный характер за счет того, что длина рабочей волны превосходит периметр ее рамки. Благодаря этому, присоединив конденсатор переменной емкости к рамочной антенне, можно получить колебательный контур . Контур настраивается на необходимую рабочую волну. Фаза и амплитуда колебаний тока являются постоянными по всему периметру, если только размеры рамки достаточно малы. Направление тока противоположно в элементах, противолежащих друг другу в передающей рамочной антенне. Поэтому электромагнитные волны, которые излучают противолежащие элементы, сдвигаются по своей фазе на 180°. В перпендикулярном плоскости рамки направлении получается полная компенсация излучения, в отличие от других направлений, где компенсация оказывается неполной.

Рамочные, или, по-другому, петлевые антенны используются для приема телевизионных программ. Наиболее часто применяются лампы с двумя или гремя элементами, которые носят название двойного или тройного квадрата. Конструкции подобных ламп довольно просты, усиление высокое, а полоса пропускания узкая.

Узкополосные антенны, в отличие от широкополосных антенн, обеспечивают избирательность частоты. За счет этого сигналы от других телевизионных передатчиков не проникают на вход телевизионного приемника, который работает на близких с ними частотных каналах.

Для работы в дециметровом диапазоне в двухэлементных лампах рамки изготовляются из медного или латунного прутика. Диаметр прутика не должен превышать 3-6 мм. Середины двух элементов рамок соединяет верхняя металлическая стрела. Нижняя стрела крепится к текстолитовой пластине, она является изолированной от вибраторной рамки. К той же пластине прикрепляются концы вибраторной рамки с помощью винтиков и гаек.

По сравнению с рамочной антенной с двумя элементами, которая носит название волнового канала, антенна двойной квадрат усиливается на 1,5 дБ, т. е. в несколько раз больше.

В рамочной антенне тройной квадрат находятся три рамки. Рамка директора и рамка рефлектора замкнутые, а рамка вибратора в некоторых точках разомкнута. Расположены рамки симметрично друг другу, поэтому центры их крепятся к обеим стрелам в серединах сторон. Центры рамок располагаются на одной горизонтальной прямой, которая направлена на телецентр. Лучшие результаты работы рамочной антенны достигаются тогда, когда верхняя стрела изготовлена из того же материала, что и рамки, а нижняя стрела выполнена из какого-нибудь изоляционного материала.

Простая конструкция рамочной антенны с тремя элементами состоит из куска толстого провода, работает в дециметровом диапазоне.

Расстояние между несколькими элементами рамочной антенны определяет ее усиление и входное сопротивление.

Рамочные антенны с двумя и тремя элементами тщательно направляются и ориентируются из-за того, что главный лепесток диаграммы направленности довольно узок. Настраивают рамочные антенны с помощью шлейфа, который подключен к рефлектору. Для настройки измеряется длина шлейфа, которая в идеале должна быть на 4% больше, чем длина вибратора антенны.

Если переходить от лампы двойного квадрата, в состав которой входят рефлектор и вибратор, к антенне с гремя элементами, то этот переход приведет к выигрышному усилению на 1,7 дБ.

Э. Тафро сконструировал несколько антенн, основывающихся на проволочной рамке прямоугольной формы. Соотношение сторон в рамочной антенне равнялось 1:3. Подобные рамочные антенны обладают преимуществом в небольшой подвесной высоте, которая выполняется при вертикальном расположении короткой стороны. Для большего эффекта антенну дополняют активной рамкой или рамочными директорами.

Четырехэлементная рамочная антенна с указанным соотношением сторон была построена и поставлена на определенной высоте - 40 м. В ходе экспериментальных работ антенну сравнили с трехэлементной полноразмерной антенной. В 90 случаях из 100 антенна с четырьмя элементами показывала лучшие результаты, чем полноразмерная антенна.